一种星型水合物防聚剂及其制备方法技术

本发明专利技术是一种用于天然气气田采集及长距离管道输送生产的星型水合物防聚剂及其制备方法，涉及有机化学的一般方法、未列入其它类目的作其它应用的材料和石油工业技术领域。它具有：a)四臂星型结构；b)单臂中均含有由两个R1结构及单长憎水基链组成的四季铵盐阳离子；所述R1结构选自正丁基、正戊基或异戊基中的一种；丁基或戊基渗入水合物表面的空穴中延缓水合物生长；所述单长烷基碳链结构选自C8-18饱和烷基；单长憎水基链阻止水合物连续的表面生长。本发明专利技术具有不受过冷度限制、促使油水溶液形成油包水的乳状液、水合物分散效果较好、最大程度上抑制了生成的水合物聚集成块作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种用于天然气气田采集及长距离管道输送生产的星型水合物防聚剂及其制备方法，涉及有机化学的一般方法、未列入其它类目的作其它应用的材料和石油工业

技术介绍
低沸点的甲烷为主的轻烃和二氧化碳、硫化氢在一定温度和压力条件下，容易与水分子结合形成笼状似冰的固体水合物。油气开采输送过程中，由于天然气中部分水在管线内壁上凝聚，易造成管内介质流动孔径变小，流动受阻，能耗增加，严重时便会造成管道的局部冰堵。如何预防和消除水合物的产生保证输气管线的安全运行引起了大家的极大关 注。目前，抑制水合物生成的方法主要有脱水法、降压法、加热法、添加化学抑制剂法，其中添加化学抑制剂是最常用和有效的方法。传统使用的醇类或电解质类热力学抑制剂通过改变水合物生成温度和压力条件来避免和防止水合物生成。此热力学抑制剂存在耗量大、含量高(一般占水相质量分数的10% -60%)、成本高等缺点，而且此类抑制剂还存在易燃易爆、有毒、腐蚀、污染环境等危险，对油气站场安全生产以及作业人员产生不利影响。从20世纪90年代起国内外一直致力于研发低剂量抑制剂来替代热力学抑制剂，其具有加入量小、效果明显、使用成本低，环境友好等优点。防聚剂是一些表面活性剂或低分子聚合物，通过分散作用使水合物呈微小颗粒悬浮于流体中流动，防止水合物晶体聚集成块形成冰堵。Shell专利W09517579提到了四元铵表面活性剂是一种理想的防聚剂，含有两个或更多正丁基的铵盐具有较好的延迟水合物晶体生长的性能，采用长憎水链取代1-2个小的烷基，具有更好的防聚性能。CN101376852提到一种含有长碳链的四季铵盐阳离子表面活性剂，该抑制剂具有两个甲基和一个丁基。在抑制过程中，甲基代替甲烷组分参与水合物生成，而丁基代替C4以上组分参与水合物形成，生成的水合物由于长直碳链的存在而不能聚集成块，起到抗聚的作用。星型结构分子具有较好的空间对称结构，作为晶核容易生成球晶，结构比较致密，分散效果较好。本专利技术在充分考虑天然气水合物防聚剂的作用机理基础上，结合星型结构分子特有的对称结构，提出了一种高效的星型水合物防聚剂，为水合物抑制剂研究提供一条新的思路。
技术实现思路
本专利技术的目的是专利技术一种具有不受过冷度限制、促使油水溶液形成油包水的乳状液、水合物分散效果较好、最大程度上抑制了生成的水合物聚集成块作用的星型水合物防聚剂及其制备方法。本专利技术所述的天然气水合物防聚剂具有如下特征a)四臂星型结构；b)单臂中均含有由两个Rl结构及单长憎水基链组成的四季铵盐阳离子。所述Rl结构选自正丁基、正戊基或异戊基中的一种；丁基或戊基渗入水合物表面的空穴中延缓水合物生长；所述单长烷基碳链结构选自C8-18饱和烷基；单长憎水基链阻止水合物连续的表面生长。本天然气 水合物防聚剂具体是十八烷基溴与二丁基或戊基胺按摩尔比O.8 : I I : I得到十八烷基二丁基胺或十八烷基戊基胺；季戊四醇与SOCl2按摩尔比I : 4.1 I : 5.0，得到白色晶体季戊四氯；季戊四氯与十八烷基二丁基或戊基胺按摩尔比I. 4 I I. 8 I得到星型水合物防聚剂。星型结构提供了较好的空间对称结构，促使油水溶液形成油包水的乳状液，水合物分散效果较好，最大程度上抑制了生成的水合物聚集成块。本专利技术所述的天然气水合物防聚剂的制备方法包括三步(I)在30 100°C，碱催化下，将十八烷基溴滴加到二丁基或戊基胺中，其中溴/胺摩尔比O. 8 : I I : 1，反应2 6h，经过滤、减压蒸馏后得到十八烷基二丁基或戊基胺；(2)将季戊四醇/吡啶加入装有回流冷凝管的四口瓶中，在2h内滴加SOCl2，其中醇/SOCl2摩尔比I : 4. I I : 5. 0，在100 140°C下回流反应20h ;经过冷却、过滤、水洗、干燥、蒸馏操作后得到白色晶体季戊四氯；(3)将十八烷基二丁基或戊基胺/异丙醇加入到三口烧瓶中，季戊四氯缓慢滴加至反应器中，其中氯/胺摩尔比1.4 I I. 8 1，60 120°C反应2 6h，经减压蒸馏后得到带有长疏水烷基链的星型水合物防聚剂。本专利技术所述的天然气水合物防聚剂中，亲水合物的四季铵盐阳离子约束了水合物粒子，丁基或戊基渗入水合物表面的空穴中延缓水合物生长，长的憎水基链则阻止水合物连续的表面生长，星型结构提供了较好的空间对称结构，促使油水溶液形成油包水的乳状液，水合物分散效果较好，最大程度上抑制了生成的水合物聚集成块。本专利技术所述的星型水合物防聚剂作为天然气气田采集及长距离管道输送生产中水合物抑制剂使用浓度低，加入质量分数在O. 1% -2%之间，使用压力O. l-30Mpa之间。附图说明图I星型水合物防聚剂分子结构图具体实施例方式实施例.以本例来说明本专利技术的具体实施方式并对本专利技术作进一步的说明。I)将IOg 二丁基胺加入到三口烧瓶中，加入O. 6g碳酸钾作催化剂，将溶液加热到60°C，将51. Sg十八烷基溴缓慢滴加至反应器中，4h后停止反应，经过滤、减压蒸馏后得到十八烧基~■丁基胺；2)将13. 6g季戊四醇和23. 7g吡啶加入装有回流冷凝管的250ml四口瓶中，在搅拌下用恒压滴液漏斗在2h内滴加53. 6gS0Cl2 (保持体系温度在65°C )，缓慢升温至120°C，回流反应20h。经过冷却、过滤、水洗、干燥、蒸馏操作后得到白色晶体季戊四氯；3)将16. Ig十八烷基二丁基胺加入到三口烧瓶中，加入2. 5g异丙醇，将溶液加热到80°C，将16. Sg季戊四氯缓慢滴加至反应器中，4h后停止反应，经减压蒸馏后得到带有长疏水烷基链的星型水合物防聚剂。本例制成的星型水合物防聚剂作为天然气气田采集及长距离管道输送生产中水合物抑制剂使用浓度低，加入质量分数在O. 1% -2%之间，使用压力O. l-30 Mpa之间。权利要求1.一种星型水合物防聚剂，其特征是它具有a)四臂星型结构；b)单臂中均含有由两个Rl结构及单长憎水基链组成的四季铵盐阳离子； 所述Rl结构选自正丁基、正戊基 或异戊基中的一种；丁基或戊基渗入水合物表面的空穴中延缓水合物生长； 所述单长烷基碳链结构选自C8-18饱和烷基；单长憎水基链阻止水合物连续的表面生长。2.根据权利要求I所述的一种星型水合物防聚剂，其特征是十八烷基溴与二丁基或戊基胺按摩尔比O. 8 I I : I得到十八烷基二丁基或戊基胺；季戊四醇与SOCl2按摩尔比I : 4.1 I : 5.0，得到白色晶体季戊四氯；季戊四氯与十八烷基二丁基或戊基胺按摩尔比I. 4 I I. 8 I得到星型水合物防聚剂。3.—种如权利要求I所述星型水合物防聚剂的制备方法，其特征是它包括三步 (1)在30 100°C，碱催化下，将十八烷基溴滴加到二丁基或戊基胺中，其中溴/胺摩尔比0.8 I I : 1，反应2 6h，经过滤、减压蒸馏后得到十八烷基二丁基或戊基胺； (2)将季戊四醇/吡啶加入装有回流冷凝管的四口瓶中，在2h内滴加SOCl2，其中醇/SOCl2摩尔比I : 4. I I : 5. 0，在100 140°C下回流反应20h ;经过冷却、过滤、水洗、干燥、蒸馏操作后得到白色晶体季戊四氯； (3)将十八烷基二丁基或戊基胺/异丙醇加入到三口烧瓶中，季戊四氯缓慢滴加至反应器中，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星型水合物防聚剂，其特征是它具有：a)四臂星型结构；b)单臂中均含有由两个R1结构及单长憎水基链组成的四季铵盐阳离子；所述R1结构选自正丁基、正戊基或异戊基中的一种；丁基或戊基渗入水合物表面的空穴中延缓水合物生长；所述单长烷基碳链结构选自C8?18饱和烷基；单长憎水基链阻止水合物连续的表面生长。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘诚，代晓东，李国平，张志恒，李春漫，杨法杰，贾子麒，郭海峰，常维纯，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：